高重频激光干扰信号强度等级划分研究∗

高俊光 郭 杰 范 聪

（中国洛阳电子装备试验中心 洛阳 471003）

1 引言

激光信号装备在现代战争中使用非常广泛，激光信号是形成战场复杂电磁环境的重要组成部分［1］。开展对激光信号装备的作战对象高重频激光干扰信号强度等级划分的研究不但可以提高战场电磁环境构建的科学性，而且能够提高对复杂电磁环境中激光信号装备作战能力分析评估的客观、合理性［2］。本文致力于探索研究高重频激光干扰信号强度的划分方法，为未来战场复杂电磁环境的强度划分和构建等研究提供借鉴。

目前，国内外激光干扰信号强度等级划分方法多为针对受训对象进行划分的［3］，具体是根据对受训对象的干扰效果不同，确定激光干扰信号强度，同样的干扰信号对不同的装备干扰信号强度等级可能是不同的，因为不同装备的抗干扰能力不一样，导致干扰效果不同，此种划分方法，对干扰信号强度等级划分较为容易，直接根据受训对象的干扰效果进行判定。但也有专家提出，是否可以考虑激光干扰信号强度等级划分避开受训对象，客观地划分信号强度，直接由激光干扰信号的强度决定，对激光干扰信号强度直接进行划分，有利于考核不同光电装备在同一强度复杂电磁环境下的抗干扰能力，为此，本文探索了从高重频激光干扰信号频率、强度进行强度等级划分方法，可为光电对抗装备试验训练光电干扰信号环境构建提供参考。

2 高重频激光干扰的主要手段及原理

激光高重频干扰利用高重频激光信号，遮蔽激光制导武器（或激光测距机）的真实目标回波信号［4］，将制导信号淹没在干扰信号中，使激光导引头对目标检测的不确定性增加，目标信息的截获概率降低，致使激光制导武器因无法提取不出信息而迷盲，或因提取错误信息而被引偏，达到保卫受攻击目标的目的。激光高重频干扰利用高重复频率的脉冲激光器作为光电对抗的干扰源，无需对敌方激光脉冲信号进行编码识别和复制就能使假目标信号进入敌方信号处理系统［5］，从而大大提高了对抗方的主动性和适应能力。如图1所示。

图1 激光高重频干扰机理

3 激光高重频干扰信号强度划分

通过激光高重频干扰的机理分析，知道激光高重频干扰主要是在激光制导作战的搜索段和制导段，使用高重频的干扰信号，进入激光测距机/激光导引头的接收波门，干扰阻塞测距机或导引头对正常信号接收和处理［6］，实现对激光测距机/激光导引头的干扰，高重频激光干扰效果与激光频率、激光束散角、激光能量、激光能量稳定性、干扰距离、跟踪瞄准精度等有关系，其中激光束散角、激光能量、激光能量稳定性、干扰距离因素最终都反应在能量强度上。因此，这里划分强度主要考虑激光能量，不再分析激光束散角、激光能量稳定性、干扰距离等因素，高重频激光干扰信号的能量和重复频率是影响干扰效果、产生不同干扰强度的主要因素［7］。

首先，干扰信号的能量，是决定干扰激光信号能否被激光探测器探测到的必要条件，而且更高的激光信号能量将产生更高的激光脉冲峰值，更高的激光脉冲峰值将被激光探测设备更好地探测和接受，形成更好的干扰效果，产生更强的干扰信号环境。

干扰高重频激光到达激光探测器视场的接收能量由下式计算［8］（激光干扰设备直接照射激光导引头）：

式中：Etg为激光输出干扰能量；L为干扰距离；θ为干扰激光束散角；μ为大气衰减系数；A为导引头光学系统有效接收面积。

干扰激光的平均功率由下式计算：

式中：Ptg为干扰激光平均功率；f为干扰激光重复频率。

另外，干扰激光信号能量必须大于等于探测器灵敏度值：Eg≥Eth（Eth为导引头探测灵敏度）［9］。所以必须有：

根据式（4），在距离L、重频 f相对确定的情况下，增强干扰激光的发射功率，将相应的增加干扰激光信号在探测器处的能量值，提高干扰信号的“强度”。现在很多导引头设计了抗能量干扰的方法，当导引头探测到的激光能量大于一定值以后，导引头识别为是干扰信号，会自动剔除掉，所以据此得出干扰信号的功率是其中一个因素，但不能无限地追求高重频激光能量大［10］，一般情况下，高重频激光干扰设备至激光导引头的之间的距离与激光导引头与漫反射目标之间的距离基本相等，且大气衰减系数相同，激光导引头大气衰减经过双程，而高重频激光则经过单程，因此在直瞄式干扰时，干扰激光的功率可以远低于指示激光的功率［11］。

其次，针对干扰信号的重复频率，通过图1分析可知，只要激光干扰信号具有一定的能量值，干扰信号能够进入波门∆t，那么就能实现对探测器的干扰。激光干扰信号的重复频率在满足 f≥1/∆t时，才可以实现对激光信号的有效干扰。

在激光探测器开始工作，搜索激光制导信号并在分析信号周期的过程中，激光探测器将对所有接收到的信号进行处理。假设激光干扰信号重频为N，激光制导信号的重频为n。由于激光制导信号是编码信号，如图2所示，可假设在一个制导周期中发射激光脉冲的几率与发射激光脉冲的概率相等，所以导引头处理干扰信号的概率为

图2 激光制导信号周期示意图

虽然导引头处理干扰信号的概率很大，但导引头的信号处理系统可以很快将干扰信号排除。假设导引头处理的激光信号是干扰信号2，导引头的信号处理系统根据制导信号的周期，以干扰信号2为基准，预判下一信号到来的时间。如果在预判的时间间隔∆t内，仍然有信号存在，则以这个信号为基准，预判下一信号，如图3所示。其中干扰信号能进入∆t的几率 ρ1为

式中，∆τ为激光信号的宽度，一般为数十纳秒，∆t为数百微秒。

在探测器解算出制导信号的周期后，将以此周期设置相应的波门，这样干扰信号只要出现在波门内就能继续实现对探测器的干扰。

图3 激光干扰信号示意图

此时，认为干扰信号在整个过程中是均匀分布的，取干扰时间T，制导信号重频n，干扰激光重频N。在T的区间内将有T×n个波门对应同等数量的制导信号，这样将总的产生T×n×Δt的波门区间，在这样的区间，将有T×n×Δt×N个干扰信号进入探测器的波门。知道，单位时间内进入探测器波门，被探测器处理的干扰信号越多，则对探测器正常处理信息产生的干扰力度越大。所以，将单位时间内探测器接收处理干扰信号的数量α作为高重频激光干扰信号强度的重要因素。

首先确定干扰信号重频 f≥f0=1/Δt，然后确定。同激光压制干扰，考虑到气象等因素对激光信号强度的影响，所以使用能量密度对干扰激光的信号能量进行表达［12］。根据公式得出距离L处的最小能量密度

假设如下：

高重频激光干扰信号强度等级划分如表1所示。合理设计 A1、A2…An，B1、B2…Bn的阶梯差，确保分级符合技术现状。A1、B1的选取不能一味的追求大，当频率、功率达到一定数量后，再增大频率、功率等干扰效果变化会越来越小，然而技术实现难度将会成倍增加，考虑到效费比，现实的装备设计是这么做的。当A1增大到3倍以上时，干扰成功概率超过90%，但再提高重复频率，干扰概率上升幅度逐渐减小［13］。

表1 高重频激光干扰信号强度等级划分

4 结语

为了确保对光电观瞄设备、光电制导武器抗干扰能力训练效果评估全面、准确、客观、公正，应坚持科学性、针对性和实用性的原则，紧密结合当前光电装备作战对象激光干扰设备的技术水平，力求可操作、可量化对激光干扰信号强度进行等级划分，本文只是提出了一种激光干扰信号强度划分的方法，在具体的信号强度等级划分时，信号强度级别差可通过建立专家组讨论而确定。